PENGARUH VARIASI PERLAKUAN PANAS DAN MEDIA KOROSIF TERHADAP KEKUATAN TARIK BAJA KARBON RENDAH

(1)

1 PENGARUH VARIASI PERLAKUAN PANAS DAN MEDIA KOROSIF

TERHADAP KEKUATAN TARIK BAJA KARBON RENDAH

(The Effect of heat treatment variations and corrosive media to the tensile strength of low-carbon steel )

Alfikroni1)_{, sujita}2)

Jurusan Teknik Mesin, Universitas Mataram Jl. Majapahit 62 Mataram 83125

Alfikroni@gmail.com

Abstrak

Penggunaan logam banyak digunakan dalam praktek sehari-hari mulai dari peralatan rumah tangga, konstruksi, kerangka mobil, hingga alat-alat kesehatan yang digunakan manusia. Namun logam juga masih menghadapi permasalahan dalam penggunaannya yaitu korosi. Tujuan penelitian Untuk mengetahui pengaruh variasi perlakuan panas dan media korosif terhadap kekuatan tarik pada baja karbon rendah, sehingga dapat mengurangi kerusakan pada logam akibat korosi.

Pengujian dilakukan pada baja karbon rendah dengan metode penelitian eksperimen. Variasi perlakuan panas 800o_{C dan 850}o_{C dan media korosif adalah air sumur, NaOH dan HCl}

dengan lama perendaman 10 hari, data di analisis dengan menggunakan analisis varian dua arah. Hasil penelitian menunjukkan bahwa Kekuatan tarik spesimen hasil proses media pendinginan semakin turun seiring bertambahnya temperatur perlakuan panas dari 800o_{C ke 850}o_C.

Nilai kekuatan tarik tertinggi terdapat pada baja karbon rendah tanpa perlakuan panas yaitu 604,35 N/mm2_{dan terendah pada baja karbon rendah dengan perlakuan panas 850}o_{C pada perendaman}

HCl dengan nilai 393.9 N/mm2_{atau turun sebesar 34,82%.}

Kata kunci : Perlakuan panas, Baja karbon rendah, air sumur, HCl, NaOH.

Abstract

Metal is widely used in daily life, ranging from household appliances, construction, car frame to medical devices used by humans. Nonetheless, metal still facing problems of corrosion in its use. The objective of the study is to determine the effect of heat treatment variations and corrosive media to the tensile strength of low-carbon steel, in order to reduce damage to the metal due to corrosion.

The tests carried out on low carbon steel using experimental method. The heat treatment variation was 800o_{C and 850°C and the corrosive media are water well, NaOH and HCl with 10}

days soaking time, the data were analyzed using two-way analysis of variance.

The results showed that the tensile strength of the specimen cooling media was decrease with increasing heat treatment temperature from 800o_{C to 850°C. The highest tensile strength}

values obtained in low carbon steel without heat treatment with 604.35 N/mm2_{and the lowest was}

in low carbon steel with heat treatment at 850°C soaked in HCl with value 393.9 N/mm2_or

decreased by 34.82 % .

(2)

2 1. PENDAHULUAN

Penggunaan logam banyak digunakan dalam praktek sehari-hari mulai dari peralatan rumah tangga, konstruksi, kerangka mobil, hingga alat-alat kesehatan yang digunakan manusia. Namun logam juga masih menghadapi permasalahan dalam penggunaannya yaitu korosi. Serangan korosi umumnya berbeda-beda dan dalam kasus tertentu sangat berbahaya. Dalam perencanaan suatu konstruksi, perancang sering melupakan aspek-aspek korosi sehingga hasil dari perancangan tidak dapat berfungsi secara maksimal akibat konstruksinya terkorosi. Korosi memberikan permasalahan yang harus dihadapi yang tak kenal henti. Akibat korosi dapat memberikan kerugian yang cukup besar baik dari segi waktu pemakaian, pemeliharaan, perbaikan serta penggantian bagian-bagian yang rusak. Oleh karena itu perlu adanya perhatian khusus untuk meminimalkan terjadinya korosi.

Korosi dapat menyerang pada logam baik yang mengalami pembebanan maupun tidak. Pengaruh beban khususnya pada logam yang mengalami tegangan akan sangat berpengaruh terhadap ketahanan laju korosi. Korosi ini umumnya disebut peretakan korosi tegangan. Peretakan korosi tegangan merupakan kombinasi adanya tegangan tarik pada logam dan adanya lingkungan yang korosif, dimana kondisi ini merupakan salah satu dari penyebab utama kegagalan material. Tegangan yang terjadi pada suatu logam umumnya berasal dari fabrikasi atau yang merupakan sisa hasil pengerjaan dan dapat juga terjadi pada saat logam sedang dalam pemakaian atau penggunaan. Reaksi korosi adalah reaksi kimia yang cukup lambat, akan tetapi hasil reaksinya sangat berpengaruh sekali terhadap kehidupan manusia, karena logam banyak digunakan di hampir di semua sektor industri. Logam yang mengalami korosi akan rusak atau daya tahannya berkurang. Berkurangnya daya tahan logam yang digunakan di dalam industri sudah barang tentu sangat berbahaya bagi lingkungan ataupun akan menurunkan produktivitas industri. Oleh karena itu dibutuhkan cara atau metoda tertentu untuk mengurangi laju korosi di dalam suatu logam. Logam seperti besi, aluminium dll sangat

penting di dalam kehidupan modern sekarang ini, karena logam tersebut banyak digunakan di dalam industri ringan dan berat. Akan tetapi logam dapat bereaksi dengan bahan-bahan yang ada disekelilingnya, misalnya uap air, oksigen, asam dll sehingga logam akan mengalami kerusakan karena reaksi kimia dengan bahan-bahan di atas. Reaksi antara logam besi dengan uap air akan menghasilkan karat (rust) yang merupakan suatu reaksi kimia alamiah. Hasil reaksinya dapat dituliskan secara kimia sebagai Fe2O3.H2O atau oksida besi hidrat. Senyawa

ini adalah salah satu dari senyawa besi di dalam bijih. Hasil reaksi antara besi dan oksigen yang berwarna coklat tersebut biasanya terdapat pada permukaan logam besi dan sifat fisisnya realtif keropos (porous) sehingga air dapat menembus hasil reaksi korosi tersebut. Air yang masuk melalui senyawa Fe2O3.H2O akan

mengadakan reaksi kimia dengan permukaan besi, akibatnya terjadi lagi reaksi antara air dan lapisan logam besi yang lebih dalam lagi, demikian seterusnya sampai kelapisan yang lebih dalam lagi. Oleh karena itu karat besi dapat terjadi tidak hanya pada lapisan permukaan, akan tetapi juga dapat sampai pada lapisan yang cukup dalam (Rusianto, 2009).

Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh variasi perlakuan panas dan media korosif terhadap kekuatan tarik baja karbon rendah.

2. METODE PENELITIAN

Sebelum memulai penelitian pertama-tama menyiapkan semua alat dan bahan :

Alat

Adapun alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

a. Mesin uji tarik

b. Tungku Elektrik untuk proses heat treatment

c. Mesin bubut untuk membuat spesimen uji sesuai dengan standar JIS Z 2201

(3)

3 Bahan

Adapun bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah :

a. Baja Karbon rendah. b. Air sumur

c. NaOH d. HCl

Prosedur penelitian, pembuatan spesimen uji tarik baja karbon rendah sesuai standar JIS Z 2201

Gambar 2.7 Dimensi spesimen uji tarik (JIS Z2201)

Proses heat treatment :

Kemudia memanaskan spesimen baja karbon rendah dalam oven dengan suhu 800o_{C selama 1 jam dan suhu 850}o_{C selama}

1 jam

Proses pendinginan :

Proses pendinginan dilakukan selama 10 hari (217 jam) pada media :

a. Air sumur b. Larutan NaOH c. Larutan HCl

Proses pengujian tarik

a. Mempersiapkan spesimen uji tarik sesuai standar JIS Z 2201 yang sudah di heat treatment dan di dinginkan b. Spesimen mulai mendapat beban

tarik dengan diawali 0 kN hingga putus pada beban maksimum yang dapat ditahan spesimen tersebut. c. Setelah spesimen putus, kemudian

terdeteksi berapa besar penampang dan panjang spesimen setelah putus pada layar monitor.

d. Gaya atau beban yang maksimum ditandai dengan putusnya spesimen terdapat pada layar monitor dan dicetak sebagai data.

e. Terakhir, mengolahnya

menggunakan persamaan statistik ANOVA dua arah.

HASIL DAN PEMBHASAN

Pengujian kekuatan tarik baja karbon rendah dilakukan di Laboratorium Metalurgi Jurusan Teknik Mesin Universitas Mataram. Adapun hasil pengujian kekuatan tarik baja karbon rendah ditunjukkan pada tabel dan grafik sebagai berikut:

Tabel Hasil Pengujian Tarik temperatur 800o_C

MEDIA PENDINGIN

KEKUATAN TARIK

(N/mm2₎ RATA–

RATA (N/mm2₎

REGANGAN (%) _{RATA – RATA}

(%)

1 2 3 1 2 3

Air sumur 433,23 441 423,4 432,54 25,69 26,4 20,7 24,26

HCl 407,81 425,69 428,8 420,77 22,42 23,76 22,35 22,84

NaOH 430,19 440,62 420,93 430,58 22,46 23,75 23,49 23,23

Tanpa

(4)

4 Tabel Hasil Pengujian Tarik pada temperatur 850o_C

MEDIA PENDINGIN

KEKUATAN TARIK

(N/mm2₎ RATA–

RATA (N/mm2₎

REGANGAN (%) _{RATA– RATA}

(N/mm2₎

1 2 3 1 2 3

Air sumur 405,63 399,83 401,64 402,37 32,46 27,49 26,87 28,94

HCl 390,32 390,45 400,92 393,90 25,92 26 24,9 25,61

NaOH 389,44 399,64 408,52 399,2 28,59 24,33 21,44 24,79

Tanpa

Perendaman 422,39 422,39 25,93 25,93

Tabel Hasil Pengujian Tarik tanpa perlakuan

MEDIA PENDINGIN

KEKUATAN TARIK

(N/mm2₎ RATA –

RATA (N/mm2₎

REGANGAN (%) _{RATA – RATA}

(%)

1 2 3 1 2 3

Tanpa perlakuan 604,35 604,35 16,06 16,06

Dari data hasil di atas dapat dibuat grafik hubungan antara kekuatan tarik dengan

spesimen variasi temperatur heat treatment 800o_{C dan 850}o_{C hasil media korosif seperti dibawah}

ini :

Grafik hubungan antara kekuatan tarik dengan spesimen variasi temperatur heat treatment 800o_C

dan 850o_{C yang dilanjutkan proses media korosif}

Tanpa perlakuan

Tanpa perendama

n

Air sumur NaOH HCL

800 C 455.57 432.54 430.58 420.77

850 C 604.35 422.39 402.37 399.2 393.9

0 100 200 300 400 500 600 700

Ke

ku

at

an

Tari

k

(N/mm

2)

(5)

5 Dari gambar grafik hubungan antara

kekuatan tarik dengan spesimen variasi temperatur heat treatment 800o_{C dan 850}o_C

yang dilanjutkan proses media korosif di atas terlihat bahwa pengaruh temperatur heat treatment pada baja karbon rendah yang dilanjutkan dengan perendaman dapat menurunkan kekuatan tarik. Kekuatan tarik spesimen tanpa perlakuan sebesar 604,35 N/mm2_{dan merupakan kekuatan tarik yang}

paling besar dari spesimen lain yang diberi perlakuan. Sedangkan untuk spesimen heat treatment yang dilanjutkan dengan proses perendaman rata-rata kekuatan tariknya menurun. Untuk spesimen dengan temperatur heat treatment 8000_{C tanpa perendaman}

kekuatan tariknya menurun menjadi 455,57 N/mm2_{atau sebesar 24,62 %, dengan}

perendaman media air sumur kekuatan tarik menurun menjadi 422,54 N/mm2_{atau sebesar}

30,08 %, media NaOH kekuatan tarik menurun menjadi 430,58 N/mm2_{atau sebesar}

28,75%, dan pada media HCl kekuatan tarik menurun menjadi 420,77 N/mm2_{atau sebesar}

30,37 %. spesimen dengan temperatur heat treatment 850O_{C tanpa perendaman kekuatan}

tariknya menurun menjadi 422,39 N/mm2

atau 30,11 %, dengan perendaman media air sumur kekuatan tarik menurun menjadi 402,37 N/mm2_{atau sebesar 33,42 %, media}

NaOH kekuatan tarik menurun menjadi 399,2 N/mm2_{atau sebesar 33,95 %, dan pada media}

HCl kekuatan tarik menurun menjadi 393,9 N/mm2_{atau sebesar 34,82 %.}

Dengan terjadinya necking menunjukan bahwa spesimen yang kami teliti termasuk logam yang ulet, peristiwa necking ini terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur heat treatment 800o_{C dan 850}o_C

hasil proses media pendingin. setelah mencapai kekuatan tarik maksimun pada spesimen masih terjadi pertambahan panjang yang menandakan spesimen itu ulet (ductile) sementara kekuatan tariknya menurun sampai pada kekuatan tarik tertentu akan patah dengan sendirinya (spesimen mencapai titik putus).

Necking

Gambar 4.2 Foto Proses terjadinya necking pada spesimen raw material

Kesimpulan

Berdasarkan analisa data dan pembahasan yang telah dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

a.

Kekuatan tarik spesimen hasil proses media pendinginan semakin turun seiring bertambahnya temperatur heat treatment dari 800o_{C ke 850}o_C.

b.

Nilai kekuatan tarik tertinggi terjadi pada baja karbon rendah tanpa perlakuan 604,35 N/mm2_{dan terendah terjadi pada}

baja karbon rendah Heat treatment 850o_C

pada perendaman HCl 393,9 N/mm2_atau

turun sebesar 34,82 %.

Saran

(6)

6 DAFTAR PUSTAKA

Badaruddin, M., Suudi,A., dan Hamni, A., 2006, Perilaku Korosi Retak Tegang Stainless Steel 304 Dalam Lingkungan Asam Sulfat Akibat Prestrain Makara, Teknologi, Vol. 10, NO. 2, 67-71.

Gandavi, A., 2013, Pengaruh Perubahan Waktu Annealing Hingga 20 Menit Terhadap Struktur Mikro dan Kuat Tarik Baja Tabung JIS G3116 SG 295.

Kuswanto, B., 2013, Peningkatan Kekuatan Tarik Maksimum Material Baja Karbon Rendah Menggunakan Proses Penambahan Karbon Padat .

Mardiansyah, T.A., 2012,pengaruh heat treatment pada baja karbon rendah

Terhadap ketahanan lelah dan kekuatan tarik hasil proses tempering, Universitas Mataram.

Murtiono, A., 2012. Pengaruh Quenching dan Tempering Terhadap Kekerasan dan kekuatan Tarik Serta Struktur Mikro Baja Karbon Sedang untuk Mata Pisau Pemanen Sawit Jurnal e-Dinamis, Volume II, No.2.

Rusianto, T., 2009. Perubahan Laju Korosi Akibat Tegangan Dalam Dengan Metode C-Ring. Jurnal Teknologi Technoscientia VOL. 2.

Sastranegara, A., 2013, Mengenal Uji Tarik dan Sifat-sifat Mekanik Logam.

Sutrisno, E., 2013. / 20407297 Laju Korosi Lapisan Krom pada Knalpot Berbahan Baja Karbon AISI 1010.